[發(fā)明專利]一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710283526.9
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN107134881A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫玉坤;榮旺;袁野;黃永紅;楊帆;林文威
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K7/09
• 分類號(hào): H02K7/09;H02K1/14;H02K3/28
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，由12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、第一永磁體、徑向軸承、第二永磁體、軸向軸承和轉(zhuǎn)軸組成。永磁體通過導(dǎo)磁板的作用，為12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、徑向軸承和軸向軸承提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場，省去了多余的用于產(chǎn)生偏置磁軸的線圈，損耗低且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊；本發(fā)明解決了磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮力繞組之間的耦合問題，在電機(jī)本體上實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩和懸浮力的解耦控制，同時(shí)懸浮力不受轉(zhuǎn)子位置角影響的特性有利于磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，可作為高速、高效率電機(jī)，特別適用于飛輪電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，如高速機(jī)床、離心機(jī)、壓縮機(jī)、飛輪電池等眾多領(lǐng)域需要高速/超高速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，然而在機(jī)械軸承支承轉(zhuǎn)軸的高速/超高速電機(jī)中，由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)使得摩擦阻力增加，軸承磨損嚴(yán)重，需定期維護(hù)，且因摩擦過程中，產(chǎn)生大量的熱量，電機(jī)工作效率低，所以高速、高效率電機(jī)越來越受到重視，然而可靠性、高損耗等問題制約著高速、高效率電機(jī)的發(fā)展。為此，本專利提出一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，具有功耗低、效率高、轉(zhuǎn)矩和懸浮力無耦合且控制簡單靈活的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，由12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、第一永磁體、徑向軸承、第二永磁體、軸向軸承和轉(zhuǎn)軸組成。永磁體為12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、徑向軸承和軸向軸承提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場，省去了多余的用于產(chǎn)生偏置磁場的線圈，降低了損耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)，包括12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、第一永磁體、徑向軸承、第二永磁體、軸向軸承、轉(zhuǎn)軸；

所述五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子分為同軸的三段，第一段為12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子，第二段為軸承轉(zhuǎn)子、第三段為軸承吸力盤；軸承轉(zhuǎn)子自靠近電機(jī)轉(zhuǎn)子一端依次套有第一永磁體、徑向軸承定子軛、第二永磁體，第三段的軸承吸力盤上套有軸承定子；

所述五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)由12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)、第一永磁體、徑向軸承、第二永磁體、軸向軸承和轉(zhuǎn)軸穩(wěn)固連為一個(gè)整體裝置，實(shí)現(xiàn)了懸浮支承系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)完全意義上的統(tǒng)一；第一永磁體采用軸向充磁，既為12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場，又為徑向軸承提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場，第二永磁體采用軸向充磁，既為徑向軸承提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場，又為軸向軸承提供了產(chǎn)生懸浮力所需的偏置磁場。

所述五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)部分由四個(gè)隔磁板，四個(gè)電機(jī)懸浮極，四個(gè)電機(jī)懸浮繞組，四個(gè)電機(jī)定子鐵心，八個(gè)轉(zhuǎn)矩繞組，一個(gè)電機(jī)定子軛和一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成。其中，電機(jī)定子軛內(nèi)部與四個(gè)電機(jī)懸浮極相連，每個(gè)電機(jī)懸浮極上疊繞一個(gè)電機(jī)懸浮繞組，繞組均由直流電控制；相鄰兩個(gè)電機(jī)懸浮極之間安裝一個(gè)隔磁板，隔磁板外側(cè)與電機(jī)定子軛相連，共有四個(gè)隔磁板；每個(gè)隔磁板內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)電機(jī)定子鐵心，每個(gè)電機(jī)定子鐵心上有兩個(gè)齒，每個(gè)齒上疊繞轉(zhuǎn)矩繞組，繞組均由直流電控制；電機(jī)定子鐵心、電機(jī)懸浮極和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間留有等間隙的徑向氣隙；電機(jī)轉(zhuǎn)子上共有十四個(gè)等間距分布的齒，電機(jī)轉(zhuǎn)子嵌套在轉(zhuǎn)軸上。12/14磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)采用轉(zhuǎn)矩/懸浮自解耦結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)矩繞組與懸浮繞組分開安置，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度懸浮與電動(dòng)/發(fā)電。

所述五自由度混合勵(lì)磁磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的徑向軸承部分由一個(gè)軸承定子軛，四個(gè)軸承定子極，四個(gè)軸承懸浮繞組和一個(gè)軸承轉(zhuǎn)子組成。其中，軸承定子軛內(nèi)部與四個(gè)軸承定子極相連，每個(gè)軸承定子極上疊繞一個(gè)軸承懸浮繞組，繞組均由直流電控制；軸承定子極和軸承轉(zhuǎn)子之間留有等間隙的徑向氣隙；可以實(shí)現(xiàn)徑向兩個(gè)自由度懸浮。軸承轉(zhuǎn)子嵌套在轉(zhuǎn)軸上。